CN103328963A - 一次性生物分析试剂盒和使用其进行生物分析的仪器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于试剂盒的生物分离系统，其配置为用可靠、紧凑、简化、可拆、便携、可更换、可再使用、低成本、可回收和/或一次性的笔状生物分离试剂盒，该生物分离试剂盒易于组装，且易于与不动部件一起使用，且具有一体的试剂（分离缓冲液）贮存器。生物分离试剂盒包括限定其中的至少一个分离通道。该生物分离系统包括设置有检测结构的仪器，该检测结构包括用于沿分离通道将入射辐射应用在检测区且沿分离通道从检测区检测输出辐射的光学装置，用于检测辐射诱导荧光发射而无需光学装置相对毛细管柱精确对准。该仪器配置用于以自动方式在生物分离试剂盒分离通道中进行生物分离。贮存器构造成联接到空气压力泵，该空气压力泵加压凝胶贮存器来使用作为分离载体介质的缓冲液清洗和填充毛细管。试剂盒不需要一体结合到试剂盒中的检测光学装置，且分离通道不需相对于检测区精确定位。在一个实施例中，试剂盒不包括一体的检测光学装置。

Description

一次性生物分析试剂盒和使用其进行生物分析的仪器

优先权

本申请要求（a）2010年8月24日提交的美国临时专利申请No.61/376,551；（b）2011年1月28日提交的美国临时专利申请No.61/437,549和（c）2011年1月28日提交的美国临时专利申请No.61/437,576的优先权。本申请还是要求2011年1月28日提交的美国专利申请No.13/016,944的优先权的部分接续申请。本文提到的这些和其他文件全部以引用的方式并入本文中，如全部在本文提出一样。

技术领域

本发明涉及用于生物分析的仪器，所述生物分析涉及通过分离通道进行的生物分离的检测和分析，更具体地，涉及毛细管电泳仪。

背景技术

目前，用于实验室中的大部分生物分离工具使用基于平板凝胶的电泳技术，该电泳技术自从其二十多年前出现，一直被常规地用于生物分子（即DNA、蛋白质和碳水化合物）应用的生物分析。但是，用于生物分析的平板凝胶电泳是劳动密集型的，并且在分辨能力、处理量和每个样品的成本方面需要大幅提高。

毛细管电泳（CE）是凝胶电泳的微流法（用于简化凝胶电泳的微通道装置），其最大的优点是广泛的应用。作为可靠的、高分辨率和高灵敏度的检测工具，CE技术被生物技术行业普遍接受，特别是在基于核酸的测试中，并且CE已经被应用于蛋白质、碳水化合物和DNA相关的分析，例如寡核苷酸分析、DNA序列和双链DNA片段分析。常规分析中通常避免使用CE，因为其作为具有高失败率的易出故障的技术而闻名。但是这不再是正确的，因为仪器制造商已经大幅改进了仪器设计，并且对CE的综合认识已经提高。存在三个关键因素用于降低失败率和产生准确、精确及鲁棒的CE数据：操作员培训、系统稳定性和具有低维护性的仪器操作的简单性。

毛细管电泳免疫分析（CEIA）最近已经作为新的分析技术出现，当与灵敏检测方法例如激光诱导荧光（LIF）结合时，其提供优于传统免疫测定法的若干优点。CEIA可以以高质量灵敏度进行快速分离，同时测定多个分析物，并且可与自动装置兼容。CE和荧光标记肽的使用可用于检测动物血液中的非正常朊病毒蛋白。一种使用异硫氰酸荧光素酯（FITC）标记的蛋白质A用于朊病毒蛋白的该基于CE的无竞争力的免疫测定方法，例如荧光探针法，已经被成功应用于测试来自痒病感染绵羊的血液样本。

而且，免疫测定法通常用在用于宿主细胞污染物的检测和定量的生物技术中。通过CE和荧光型检测进行的自由溶液法提出了对固相免疫测定法的令人兴奋的替代。CE和荧光型检测消除了抗原固定，并且避免了很多固相相关的问题。该方法技术使用稳定荧光染料（即FITC）标记的纯化抗原或使用染料标记的亲和探针（直接测定）。

毫无疑问的是，使用激光诱导荧光（LIF）的CE是用于快速、高灵敏度和高分辨率的双链DNA分析和免疫测定分析应用的最有力的分析工具之一。但是，由于复杂的光学检测机构，当前基于CE的LIF系统的售价比传统的基于平板凝胶生物分析系统的昂贵得多。因而昂贵的基于CE的系统不是所有实验室能得到，而是只有少数资金充足的实验室可得到，并且似乎是免疫测定或DNA片段类型分析应用/商业的展开的高成本障碍。

美国专利申请No.13/016,944，目前公布为美国专利申请No._________，公开了一种通过填充有分离载体介质（例如包含电泳缓冲液的分子筛凝胶或液体）的分离通道（例如由圆柱（column）限定）进行生物分离的简化的、低成本、有效的、高灵敏度、非移动的并且稳定的微型光学检测结构（例如毛细管电泳）。更特别地，本发明涉及改进的检测结构，其包括用于在检测区沿分离通道应用入射辐射并且从检测区沿分离通道检测由样品分析物发出的辐射（例如入射诱发的荧激发光）的光学装置。在公开的发明的一方面，入射辐射的方向（例如来自激光器或LED源），检测区处分离通道的轴线和输出辐射的收集方向全部基本上在相同的平面中。在一个实施例中，使用光纤形式的光导装置将入射辐射提供到检测区，和/或从检测区收集输出辐射。在一个实施例中，本发明的检测结构具有沿分离通道设置在检测区相对侧的光纤。光纤可设置在彼此分开小于180度（例如40到160度，例如120度）处，以获得高检测灵敏度。在所公开发明的另一方面，本发明的检测结构包括球形端部光纤，用于提供入射辐射并且收集输出辐射。在所公开发明的又一方面，本发明的检测光学装置结构可以以改进的生物分离仪器实现，特别地，以毛细管电泳仪实现。

根据上面讨论的检测技术，存在对简单并且操作较不昂贵的毛细管电泳系统（即每次样本运行低成本）的需要，从而提供具有高效率、灵敏度和处理量的快速分析。

发明内容

本发明提供一种简化的、低成本、高效率、高灵敏度、高处理量的生物分离系统（例如毛细管电泳系统）。该生物分离系统包括设置有检测结构的仪器，该检测结构包括用于沿分离通道将入射辐射应用在检测区并且从沿分离通道检测区检测输出辐射（例如辐射诱发的荧光发射）的光学装置，而无需光学装置相对于分离柱精确对准。该仪器配置用于以自动方式在生物分离试剂盒的分离通道中进行生物分离。

在本发明的一方面，本发明涉及基于试剂盒的生物分离系统，其配置用于使用可靠、紧凑、简化、可拆卸、便携、可更换、可再使用、低成本、可回收和/或一次性的生物分离试剂盒，该生物分离试剂盒易于组装，并且易于与不动部件一起使用，并且具有一体的试剂（分离缓冲液）贮存器。生物分离试剂盒包括限定其中的至少一个分离通道。在一个实施例中，生物分离试剂盒大体上为笔状。在一个实施例中，该试剂盒的总体尺寸的特征在于，分离通道不长于30cm，优选在15到20cm范围内。该生物分离系统包括设置具有检测结构的仪器，该检测结构包括将入射辐射沿分离通道应用在检测区并且从检测区沿分离通道检测输出辐射的光学装置，用于检测由样品分析物发出的辐射（例如辐射诱导荧光发射）而无需光学装置相对于分离柱精确对准。该仪器配置用于以自动方式在生物分离试剂盒的分离通道中进行生物分离。

在本发明的另一方面，针对每一个试剂盒，限定介质的化学性质和毛细管的特性（例如毛细尺寸、涂层和长度）。不同的试剂盒可容易地被更换来用于生物分离系统中适合基于分离的特定样品。贮存器构造成联接到空气压力泵，该空气压力泵将凝胶贮存器加压，以用作为分离载体介质的缓冲液清洗和填充毛细管。试剂盒不需要检测光学装置一体结合到试剂盒中，并且分离通道不需要相对于检测区精确定位。在一个实施例中，试剂盒不包括一体的检测光学装置。

在一个实施例中，生物分离试剂盒设置有一个分离通道。在一个实施例中，由试剂盒支撑并且支撑在试剂盒内的毛细管柱限定分离通道。在本发明的一个实施例中，生物分离系统用于毛细管电泳分离和分析，并且其中的仪器构造成使用毛细管试剂盒来以自动方式进行毛细电泳分离、检测和分析。在另一个实施例中，单通道试剂盒的结构可扩展来构造用于较高处理量应用的多通道（例如4、8或12）试剂盒（例如具有多个毛细管柱）。

附图说明

为了更全面地理解本发明的本质和优点，以及使用的有效模式，将参照下面结合附图的具体实施方式阅读。在下面的附图中，相似的附图标记在多个附图中表示相似的部件。

图1是并入根据本发明一个实施例的试剂盒和仪器的毛细管电泳系统的示意性视图。

图2示出检测区，示意性显示了激发纤维、发射纤维和毛细管柱。

图3A和3B是根据本发明的一个实施例的毛细管试剂盒的透视图；图3C到3G是所述试剂盒的不同侧部和表面的平面视图；图3H是沿图3A中的线3H-3H截取的剖视图，示出附接到一起的两个半壳体。

图4是图3的毛细管试剂盒中的检测区处的轴向剖视图。

图5A和5B示出根据本发明一个实施例的图3的半壳体的内部结构。

图6A和6B示出根据本发明一个实施例的图3的试剂盒的贮存器的结构；图6C是贮存器的盖上方的仪器压力端口区的剖视图。

图7示出根据本发明的一个实施例的CE仪器的外部视图。

图8示出根据本发明一个实施例的图7的CE仪器的内部视图。

图9是示出根据本发明一个实施例的图7和图8的CE仪器的部件的示意性视图。

图10-12示出根据本发明一个实施例的叉组件。

图13A示出代表电泳运行的数据的电泳图；图13B代表相同数据的相应的“凝胶视图”。

具体实施方式

下面参照附图参考各个实施例描述本发明。虽然本发明根据实现本发明目的的最佳模式进行了描述，但是本领域的技术人员应意识到，可根据这些技术实现多种变形形式而不偏离本发明的理念。

本发明提供一种简化的、低成本、高效率、高灵敏度、高处理量的生物分离系统（例如毛细管电泳系统）。该生物分离系统包括设置有检测结构的仪器，该检测结构包括用于沿分离通道将入射辐射应用在检测区并且沿分离通道从检测区检测输出辐射（例如入射诱发的荧光发射）的光学装置，而无需光学装置相对于分离柱精确对准。该仪器配置用于以自动方式在生物分离试剂盒的分离通道中进行生物分离。

为了示出本发明的原理，并且不进行限制，通过参照涉及使用毛细管分离柱的毛细管电泳的实施例来描述本发明。而且，将结合（非限制性地）辐射诱导荧光检测（例如使用激光或LED源）描述本发明。荧光为分光光度计分析法，其中分析物的分子通过一定波长下的辐射来激发，并且发出处于不同波长的辐射。发射光谱提供定性和定量分析信息。通常，荧光检测优于吸收检测的优点是优越的可检测性（检测灵敏度）。已经证实小体积中单分子检测可获得高效荧光。这部分原因是，由于发出的辐射在与入射辐射的波长不同的波长下被检测（例如，发出的荧光的波长处于比激发辐射较长的波长），因此荧光信号相对于相对暗的背景被测量。

系统综述

参照图1，示意性地示出了合并有本发明的新颖检测结构的毛细管电泳（CE）系统100。在示出的实施例中，CE系统100通常包括毛细管分离柱（例如外径200-500μm），其限定内部分离通道12（例如内径10-150μm）。毛细管柱10可由熔融石英、玻璃、聚酰胺或其他陶瓷/玻璃材料制成。分离柱10的内壁（即限定分离通道12的壁）可使用可积聚静电荷的材料涂覆，以便于样本组分的电泳和/或电迁移。分离通道12可使用分离载体介质填充，该分离载体介质可以简单地是本领域中已知的电泳缓冲液，或筛分凝胶基质（线性或非线性聚合复合物）。凝胶缓冲液为可更换类型，其可通过分离柱（例如由毛细管柱10限定）被推动而没有明显地影响其作为分离缓冲液的性能。

毛细管柱10的一端连接到电泳缓冲液的贮存器14。毛细管柱10的另一端连接到另一个贮存器16，该贮存器16可交替地容纳样品（被注射到分离通道12中的）和电泳缓冲液（在样品注射之后，以进行分离）。电源18通过电极20和22向贮存器14和16提供高电压。

当单独考虑时，电泳和辐射诱导荧光的机构在本发明的范围以外。为了全面，简单地提及CE系统100的操作就足够了。操作中，通过多种方式中的任意一种将制备的使用已知荧光标记的生物样品引入到毛细管柱的远离检测区的远端中，所述多种方式（例如从样品贮存器的电动注射或使用注射器泵的物理压力注射）不是本发明的部分。当DC电势（例如1-30KV）由电源18施加到电极20和22时，样品在施加的电势下沿着分离通道12沿方向24迁移（例如，带负电荷的样品如图1中所示朝向正电极22移动）并且分离为样品组分带。分离程度和沿分离通道12移动的距离取决于多个因素，例如样品组分的迁移移动性、样品组分的质量和尺寸或长度以及分离载体介质。分离通道12中用于样品分离的驱动力可以是电泳、压力或电渗流（EOF）方式。

当样品到达检测区32时，激发辐射被通过激发纤维34沿方向35导向在检测区32处。样品组分将发出具有与各个样品的组分浓度成比例的强度的荧光（与荧光标记材料的量成比例）。检测器42检测通过发射纤维36沿方向37发出的处于与入射辐射不同波长的荧光的强度。检测的发射辐射可通过已知方法分析。对于自动系统，具有处理器的控制器26（例如为笔记本电脑或台式电脑的形式）控制CE系统100中的各个部件的操作，以实现毛细管电泳分离和数据收集。如果给出本文公开的函数和特征的公开内容，则该控制完全在本领域中的技术人员的知识范围内。

检测结构

在特别示出的图1的实施例中，检测光学结构（在位于围绕检测窗/区32的区域30中示意性标示出）对应于图2中示出的实施例。实质上，光纤将辐射传送到毛细管柱，并且另一个光纤收集来自检测区的辐射。特别地，入射辐射（例如来自激光器或LED源）的方向35、检测区处分离通道的轴线和输出辐射的收集方向37全部基本上在相同的平面中。在示出的实施例中，本发明的检测结构具有设置在检测区分离通道的相对侧处的光纤。在一个实施例中，使用光纤形式的光导装置，特别是球形端部的光纤（即光纤终止于与光纤端部以整体结构一体结合到纤维的微球中），将入射辐射提供给检测区和/或从检测区收集输出辐射。

现在参照图2，球形端部纤维（激发纤维34）从辐射源（例如LED或激光源41，示意性地示出在图1中）延伸，以沿方向35将激发辐射导向在检测区32处。激发纤维34的球端设置在检测区32附近分离柱10的外表面处或靠近分离柱10的外表面。在示出的实施例中，激发纤维34的球端设置在与分离柱10的外表面间隔开一定距离处（即非接触模式）。在该示出实施例中，另一个球端纤维（发射纤维36）延伸到检测器（例如示意性地显示在图1中的荧光检测器42），用于在方向37处从检测区32收集激发的辐射。发射纤维36的球端设置在检测区32附近分离柱10的外表面处或靠近分离柱10的外表面。在示出的实施例中，发射纤维36的球端设置在与分离柱10的外表面间隔开一定距离处（即非接触模式）。具有球形端头的激发纤维34和发射纤维36以非接触模式（与毛细管柱的外部间隔开）设置在分离柱10的相对侧处，以减小背景荧光，并且不对毛细管柱或微球造成任何物理损坏。

在图2中示出的实施例中，图2中所示的检测区32处的部件位于基本上相同的平面内。特别地，激发纤维34的纵轴线、发射纤维36的纵轴线以及毛细管通道12的纵轴线基本上排列在相同的平面中（即基本上共面），至少位于检测区32的区域处。即，虽然激发纤维34、发射纤维36和毛细管通道10的长度可能总体是弯曲的，但是至少在靠近检测区域处，激发纤维34的轴线、发光纤维36的轴线和毛细管通道12的轴线基本上排列在相同的平面中，以使来自激发纤维34的入射辐射的朝向检测区32的方向35、分离通道12在检测区32处的轴线，和沿着发射纤维36远离检测区的输出辐射的收集方向37基本上都在相同的平面中。

而且，在检测区32处，激发纤维34的轴线和发射纤维36的轴线之间的角度不沿直线共线。激发纤维34的轴线和发射纤维36的轴线中的至少一个不垂直于分离通道12在检测区32处的轴线。在图2中所示的示出实施例中，激发纤维34的轴线和发射纤维36的轴线不垂直于分离通道的轴线，并且相对于分离通道12在检测区32处的轴线分别成角度39和40。角度39和40可基本上相同或不同，并且可相对于分离通道12的轴线参考方向或毛细管柱10的参考部分（例如毛细管柱10的在图2中所示的在纤维34和36之间的部分）为小于或大于40度。例如，从相同的参考部分测量，角度39可小于90度，角度40可大于90度。在图2中的示出实施例中，角度39和40相同并且基本上在相同的平面中。

在图2中所示的实施例中，激发纤维34和发射纤维36每一个具有200微米直径的芯作为外覆层内的光导，和350微米直径的球形端头（即纤维芯直径与球直径的比率为1:1.75），其由熔融的芯和覆层材料构成。球形端头具有基本上球形外形。球端纤维可通过使用熔接机形成，或可得自多个可获得的供应商。毛细管柱10具有200到370微米的外径（例如360微米）和20到150微米的内径（例如75微米）。激发纤维34的球端的端头以约50-500微米与毛细管柱的外表面间隔开，并且发射纤维36的球端的端头以约10到500微米（例如50-200微米）与毛细管柱的外表面间隔开。替代地，发射纤维36可具有300微米直径的芯，在其远端处具有500微米直径的球状端头（即纤维芯直径与球直径的比率为1:2.5）。角度39和40每一个可为大于0到小于90度，优选在20到70度，更优选在30到45度范围内。在图2中示出的实施例中，角度39和40为约70度。

在一个实施例中，光学检测系统构造成使用超亮宝蓝LED（例如CreeXLamp）作为用于荧光标记（FITC）抗体片段检测的激发辐射源。模块设计和纤维光学接头提供用于将激发辐射更换为激光模块（用于LIF应用）或其他类型的廉价光源的灵活性。

已经发现，与平直端纤维（裸纤维，不具有微球透镜）相比较，球形端部纤维（图2）作为高角度荧光收集器，提供激发纤维34的入射辐射的良好聚焦（光集中度/功率密度）和发射纤维36的高收集效率（高数值孔径NA），以提高荧光信号收集能力并且提高检测灵敏度。使用大芯（100-1000微米）和高NA多模式纤维，允许来自LED或激光器的高功率的光耦合到激发纤维34中。通过在激发纤维34的远输出端处形成一体结合的微球透镜，允许分离通道12内用于高荧光检测灵敏度的良好的耦合率（20-200微米微流体通道）。

具有200微米芯直径和330-350微米直径球的对准毛细管分离通道12的较小直径的激发纤维34（参见图2）导致具有较高功率密度的较小的焦点，由此优化荧光激发信号。如果具有300微米芯直径和500微米直径球透镜的发射纤维36用于发射收集，则发射收集效率提高。与早期专利（例如美国专利Nos.6,184,990;6,828,567和6,870,165）中公开的检测结构相比较，其中激发纤维和发射纤维光轴成90度不共面，本发明的新颖方法将激发纤维、发射纤维和分离通道设置在基本上相同的平面中。该结构提供微光学装置关于流体通道（玻璃毛细管）的机械对准的简化。

虽然示出的实施例涉及辐射诱导荧光类型的检测，但是本发明还适用于其他类型的检测方案，例如吸收检测，其中光纤将辐射传送到毛细管柱，并且另一个光纤从检测区收集辐射。

CE试剂盒

在本发明的一个方面，系统100为基于试剂盒的生物分离系统，其包括CE仪（例如图7到9中所示），该CE仪配置用于使用可靠、紧凑、简化、可拆卸、便携、可更换、可再使用、低成本、可回收和/或一次性的生物分离试剂盒，该分离试剂盒易于组装，并且易于与不动部件一起使用，并且具有一体的试剂（分离缓冲液）贮存器。生物分离试剂盒可构造用于具有大体上与笔的形状一致的外形尺寸。生物分离试剂盒包括限定其中的至少一个分离通道。该生物分离系统100设置有上述检测结构，该检测结构包括用于沿分离通道将入射辐射应用在检测区处并且沿分离通道从检测区检测输出辐射（例如入射诱发的荧光发射）的光学装置，而无需光学装置相对于分离柱精确对准。该系统100配置用于以自动方式在生物分离试剂盒的分离通道中进行生物分离。

图3A到3H示出根据本发明一个实施例的单通道试剂盒60。毛细管柱10由试剂盒60支撑，并且支撑在试剂盒60内。在示出的实施例中，试剂盒60具有细长并且大体上沿纵向的和柱状的本体80。虽然试剂盒60的示出的本体80大体上为圆柱状，但是其可具有其他截面的柱状外形，例如方形、矩形、六边形、椭圆形或其他规则和不规则外形。如图所示，本体80具有大体上均匀并且恒定的宽度的本体区段，其中本体的底端比该本体区段的均匀宽度更窄。本体80的底端可逐渐变小到较窄区段，例如以大体上圆锥部分97终止。毛细管柱10由试剂盒本体80保持或保持在试剂盒本体80内，大体上与试剂盒本体80的纵向中心轴线共线。在一个实施例中，试剂盒的总尺寸的特征在于不长于30cm，优选在15到20cm范围内。

还参照图6A和6B，出口缓冲液贮存器62附接到本体80的顶端。缓冲液贮存器62包括盖85（例如螺纹盖或柱塞），其密封贮存器62的顶部开口，以在其中保持分离载体介质（例如凝胶缓冲液）（图6A显示去除了盖85的贮存器62）。贮存器62的底部具有限定凹槽93的边缘89和中心柱90，中心柱90具有用于接收毛细管柱10的通孔91。贮存器62具有端口64（例如小钻孔），其连接到外边高压气体（例如氮气）供给，例如为下面讨论的CE仪的一部分的气罐或泵。在分离载体介质（缓冲液）容纳在贮存器62中的情况下，（当试剂盒60一段时间不使用时，端口64可通过施加短胶带密封）高压气体提供所需的气压来清洗并且填充毛细管柱10中的毛细管分离通道12。根据分离缓冲液的粘度，可施加高达60PSI的压力来通过顶部缓冲液贮存器62填充毛细管柱10。贮存器62设置有电极66（阳极），其提供与缓冲液的电接触。电极66具有通过开口63向外部暴露的接触表面。

还参照图5A和5B，其示出内部结构，本体80包括两个半壳体82和83，其每一个大体为延伸到半圆锥部分97的半柱体。半壳体82和83限定通孔或开口86，用于由外部光学装置进入检测区68（如进一步关于下面讨论的CE仪说明的）。半壳体82和83的内部大体为中空的。半壳体82和83的顶端每一个设置有凸缘92，其在部件组装时，与贮存器62上的凹槽93结合，以牢固地将贮存器62附接到试剂盒60的本体80。凹槽和凹部设置在沿半壳体82和83的内部的适当位置处，以使毛细管柱10穿过。半壳体82的外表面处是定位槽50和移位凹部51，用于提供引导，以便于在试剂盒60插入CE仪中时，试剂盒60中的检测窗口86相对于CE仪正确地并且准确地定位和对准。类似地，在半壳体83外部处，移位凹部52设置用于在CE仪内对准和定位检测窗口86。而且，定位/移位凹部53设置用于便于电极67关于设置在CE仪器中的外部电源的对准和定位。

还参照图3H，其为附接在一起的两个半壳体、在检测区68上游和下游将毛细管柱10支撑在试剂盒60的本体80内的圆柱状套管或箍87的剖视图（还参见图4）。毛细管柱10穿过箍87，并且毛细管柱10的一端延伸到贮存器62中，与容纳在贮存器62中的缓冲液流体连通，并且另一端延伸来下垂超出试剂盒本体80的下端。在示出的实施例中，为了将毛细管柱10的上端固定在贮存器62中，具有通孔的螺纹接套96螺纹连接到贮存器62的基部中，并且压抵O形环密封件96'（参见图6C）。毛细管柱10的上端插入穿过接套96。螺纹接套96在去除毛细管柱或容纳不同长度的毛细管柱时提供灵活性。替代地，代替使用接套，毛细管柱10的端部可通过胶水或环氧胶水固定到贮存器62。箍87从凹部94延伸到窗口86中，但是露出毛细管柱10的检测区68。两个半壳体82和83例如通过螺钉89或环氧胶水或夹组装在一起来形成本体80。毛细管柱10由箍87同轴支撑，箍87被支撑在试剂盒本体80中，其中，箍87中的每一个由试剂盒本体向外伸展，并且具有延伸到检测窗口86中的端部，并且其中，沿毛细管柱的检测区露出在箍的延伸的端部之间。

在试剂盒60的下端处是另一个电极67（阴极）。电极67具有通过在试剂盒本体60的半壳体82和83的圆锥状部分97处的开口65暴露于外部的接触表面，用于在安装在CE仪器中时连接到CE仪中的外部高压电源进行电泳，CE仪例如本文下面所述的实施例（参见图7到9），其设计用于接收试剂盒60。下部电极67配置为从试剂盒的下端延伸并且完全（例如为同轴金属管的形式）或部分（例如为金属丝网、纱网或网状物，或具有C状横截面的开放通道）围绕毛细管柱10的下垂端的侧部的金属/导电套管的形式，其中毛细管柱10的端头露出，用于与外部缓冲液容器流体连通。毛细管柱10的端头可延伸超出电极67的端部，以更好地进入样品。

为了组装图3中所示的各个部件，贮存器62的底部边缘88放置在半壳体83的端部处，凸缘92插入贮存器62中的凹槽93中。毛细管柱10穿过箍87，并且一端穿入底部电极67中。毛细管柱10的另一端通过接套96插入贮存器62上的底部开口91中。接套96拧紧在贮存器62的底部上，挤压O形环96'，以提供防护毛细管柱10的本体的密封件。箍87的远端插入半壳体83上的凹部94中。下部电极67定位在凹槽95中，凹槽95设置在半壳体83的圆锥形部分97的内部上，端部延伸超出圆锥形部分97。可在凹槽95中提供一滴胶水来固定电极67。另一个半壳体82放置在半壳体83上，并且通过适当的紧固件，例如所示的锚定或螺钉89附接。贮存器62使用期望的分离载体介质（缓冲液）填充，并且封盖。完全装配的试剂盒60可经测试和标记。

电子标签，例如RFID标签150可嵌入或附接到试剂盒60（例如在贮存器62的外圆柱表面处），以提供试剂盒的特定结构（例如，缓冲液介质、毛细管尺寸、涂层和长度）的识别装置。RFID标签也可包括关于运行次数和试剂盒类型以及过期日期的预设限值。在试剂盒60组装之后，RFID标记设置有初始结构参数。RFID可使用跟踪试剂盒的使用情况的信息（例如运行次数和运行条件和/或参数（例如施加电压、持续时间、样品）、试剂盒已经被重复激活的次数等）来重新记录并且更新，从而可容易地确定试剂盒的历史记录（例如通过下面讨论的CE仪或单独的读取器）。每一个试剂盒的使用寿命终止期限也可从RFID标签确定。替代地，可提供静态标签，例如条码标签。

如将在下面更详细说明的，在安装在CE仪中的电泳操作中，将下部电极67的端部以及毛细管柱10的开放端部浸没到外部缓冲液贮存器中。为了进行电泳，将高电压提供给缓冲液贮存器62中的电极66和浸没在外部贮存器中的电极67中，以横跨缓冲液提供高电压电路来使毛细管柱10中的电泳路径完整。电极67还可提供防止毛细管柱10的下垂端破裂的防护。

试剂盒不需要一体结合到试剂盒中的检测光学装置，并且分离通道不需要关于检测区精确定位。特别在示出的实施例中，试剂盒不包括一体结合的检测光学装置。还参照图4的沿试剂盒60的轴向平面截取的示意性剖视图，显示了试剂盒60的具有腔69（由检测窗口86限定）的内部，该腔69围绕检测区68的区域（检测区68对应于图1中所示的检测区32）。在检测区68上游和下游的套管或箍68将毛细管柱10支撑在试剂盒60的本体80内。支撑在CE仪中的外部激发纤维34和发射纤维36通过限定在分离通道/柱10中的检测窗口86与检测区68对准。在下面进一步讨论的示出实施例中，激发纤维34和发射纤维36由CE仪中的叉状组件支撑（参见图10，例如）。纤维34和36以及毛细管柱10的轴共面。纤维34和36的球端靠近但是不接触毛细管柱10。换句话说，光纤具有一体的球末端结构，其与分离通道的外部间隔开，其中，球端结构不接触分离通道的外部。

在本发明的另一方面，对每一个试剂盒限定缓冲液介质的化学性质和毛细管的特性（例如毛细管尺寸、涂层和长度）。不同的试剂盒可容易地更换来用于下面讨论的CE仪中，以适合基于分离的特定样品。试剂盒可更换、重新激活（例如使用新的缓冲液、密封件、新的毛细管柱和/或电极等）、可回收或可以是一次性的。

根据本发明的试剂盒可以相对低的成本制造。试剂盒的本体可由注射成型塑料（例如PVC、聚氨酯、聚碳酸酯、acytal等）制成。电极可由不锈钢制成。箍可由注射成型塑料材料或铝或玻璃加工部件形成。

在示出的实施例中，试剂盒60的总尺寸长度小于25cm（例如约18到20cm），直径小于5cm（例如2到3cm）。毛细管柱10的可容纳在试剂盒60中的长度小于20cm（例如约15到17cm）。贮存器62的容量小于50cc（例如约15到30cc）。

CE仪

图7示出根据本发明的一个实施例的CE仪200的外部视图。图8示出根据本发明一个实施例的去除了前和侧壳体203的CE仪200的内部视图。图9是示出CE仪200的部件的示意性视图，部件中的一些存在于仪器壳体内，一些存在于壳体外部。CE仪200包括系统板201，其可操作地连接到样品输送机构202，试剂盒接合机构204，例如光电倍增管（PMT）206等光学信号检测器，电源208（其包括高压电源223，并且可进一步包括系统电源222；电源222可位于CE仪200外部），检测光学装置210，和高压气体源212（其可位于CE仪200外部，但是连接到仪器壳体中的端口）。

控制器26可设置用于用户界面和/或实验/测试设置和参数的编程。控制器可包括必要的应用软件程序，其也可包括数据归纳应用。控制器26可以是仪器200的一体部件（例如作为系统板201的一部分，具有ASIC形式的应用程序代码），或其可以是连接/接合到CE仪200的单独的装置。在示出的实施例中，控制器在CE仪200的壳体外部，为经由USB接口通过系统板201连接到CE仪200的台式电脑或笔记本电脑。外部控制器26可包括大容量存储装置、显示器、键盘等，或这些用户接口部件中的一些可配置成与CE仪一体结合（例如显示器和键盘位于前部壳体上）。替代地，系统板201可作为外部控制器26的一部分并入，而不偏离本发明的范围和理念。

系统板201包括用于驱动CE仪中的各种部件的必要的电子装置，该电子装置用于驱动例如输送机构202的运动、电源208的输出、PMT206、高压气体212的阀松开、RFID输送器/读取器等。应说明的是，系统板201示意性地图示在附图中。可能包括用于控制特定部件（例如用于控制样品输送机构202中的马达的电子板）的其他电子板，或这些其他板可与系统板201分开，并且与系统板201通讯，以执行预期功能。确切的电子板配置对于本发明来说不是重要的，并且配置板用于实现本文公开的期望功能和特征完全在本领域中技术人员的常识范围内。

样品输送机构202包括支撑样品和具有多个孔（例如标准96孔的微孔板和用于缓冲液、清洗溶液及废液收集的更大的孔）的缓冲液托盘220的工作台221，从而以三个自由度移动。多个孔可包括容纳清洗溶液和样品以及用于废液收集的孔。应注意的是，附图中X，Y和Z为正交轴。Y是垂直轴；X为横跨仪器的水平方向（平行于仪器后部）；并且Z为水平进出仪器的方向。工作台221由输送机构202控制来上下移动，并且在平面内沿直线移动和在平面内旋转。也就是说，工作台221沿一个水平方向（Z方向），沿垂直方向（Y方向）移动，并且围绕垂直轴（Y轴）旋转。旋转和平移运动的组合能够将托盘220中的多个孔中的任一个放置用于由毛细管柱60的悬垂端头进入。仪器壳体的前面板203包括具有门260的开口，以允许使用者进入来放置和取出托盘220。

高压气体源212（例如高压N2）可以是安装在CE仪的壳体内的气体试剂盒，或可以是通过仪器壳体处的气体连接端口向CE仪提供高压气体的外部源（在该情况下，高压气体源将是到外部气体源的气体连接端口）。高压气体被通过适当的气体管道和阀（其可操作地连接到系统板201）供到试剂盒60中的贮存器62。

电源208包括连接到系统板201的系统DC电源222（例如，来自外部AC电源的24VDC），和将必要的高电压提供给电极触点/探针224和225的可变高压电源223，用于与试剂盒60中的电极66和67电接触以在其中进行电泳。替代地，代替使用内部24VDC电源和外部AC电源，CE仪200可使用外部24VDC电源，其使仪器更简单和安全，从而在没有内部AC到DC转换的情况下使用。这还允许用于野外携带和操作的电池操作。接触探针224和225可气动致动（例如通过调节来自气体源212的高压气体，或机电地致动），以抵靠接触电极66和67的露出表面，或接触探针66和67可以仅仅是抵靠电极66和67的露出表面偏置加载的弹簧）。

激发纤维34光学连接到LED226形式的光源，该光源可以是系统板201的一部分。发射纤维36通过适当的光纤226光学连接到PMT206。PMT206的电输出连接到系统板201。

试剂盒接合机构204被支撑在仪器的机架上，配置用于接收试剂盒60，并且将其位置正确地并且准确地关于检测光学装置210移动其位置。门261（图7）设置在仪器壳体的顶部面板处。试剂盒接合机构204包括支撑接收块228的基部227，接收块228具有如图所示的尺寸制成并且配置用于接收试剂盒60的圆柱状开口。在该示出的实施例中，试剂盒60由接收块22沿垂直方向支撑，其纵轴线基本上关于托盘220的水平面垂直。使试剂盒被支撑位其纵轴线关于试剂/样品容器水平在本发明的范围内。接收块228包括与设置在试剂盒60的半壳体82上的定位槽50和移位凹部51（参见例如图3A），以及设置在试剂盒60的半壳体83上的移位凹部52和53（参见例如图3B）相配合的移位栓（未示出）。当试剂盒60适当地插入CE仪中时，定位槽50和移位凹部51提供引导，以便于试剂盒60中的检测窗口86关于下面讨论的叉组件230正确地并且准确地定位和对准。移位栓中的一个或多个可设置有安全互锁结构，其接合来防止试剂盒60在电源操作过程中被从接收块228意外取下。安全互锁结构也可包括用于托盘220的前部门260和用于试剂盒60插入的顶部门261（图7），以防止使用者在电泳操作过程中意外打开这些门。安全互锁（未示出）将仅在执行用于电泳运行的终止程序时松开（例如下面描述的切断高压供给，和叉组件230向外运动）。接收块228还包括RFID读取器/发送器266（例如在接收块228外部），用于与毛细管柱10上的RFID标签150通讯。

在示出的实施例中，高压气体被从仪器外部输送到仪器中的阀（未示出）。参照图6C，输送管300被从阀连接到顶部门261下面，试剂盒贮存器62的盖85上方的位置处的空气出口302。空气出口302包括O型环304，其在门261适当闭合时（例如安全互锁机构接合），挤压在试剂盒贮存器62的盖85的顶部上。这提供密封接口，以将高压气体输送到贮存器盖85中的端口64。

基部227进一步支撑用于叉组件230运动的轨道229。还参照图10-12，叉组件230附接到滑块231，滑块231致动来可沿轨道229朝向彼此和远离彼此滑动（即沿图中的X方向）。换句话说，在示出的实施例中，叉组件被支撑来沿相同的轴线滑动。激发纤维34和发射纤维36每一个被支撑在叉组件230上。叉组件230被配置用于将激发纤维34和发射纤维36的球形端靠近毛细管柱10的检测区68设置，用于检测分离的样品分析物。叉组件230的运动可通过气动或电磁致动来实现。在示出的实施例中，叉组件230由气动活塞233移动，气动活塞233可利用由系统板201控制的适当的阀（未示出）调节的高压气体源212。

试剂盒60关于叉组件230以使叉组件230设置在试剂盒60的相对侧上的方式定位，其中，叉组件在其中第一和第二叉组件没有延伸到限定在试剂盒中的检测窗口的第一位置和其中第一和第二叉组件延伸到限定在试剂盒中的检测窗中的第二位置之间移动。叉组件230基本上在叉组件分离来允许试剂盒60插入在叉组件230之间的第一位置和叉组件压抵（互锁）试剂盒60中检测窗口86内的箍87的第二位置之间移动。

叉组件230的延伸部分设置有互补表面，其便于对着箍87的延伸表面的定位装置，例如具有凹槽的或凹入表面236，以与箍87的圆柱状本体配合接合。图12是示出压抵箍87的叉组件230（具有激发纤维34的一个）（试剂盒60的其余部分在该视图中未示出）的简化视图。在第二位置处，凹入表面236延伸到试剂盒60中的检测窗口86中，如图11中所示（还参见图4）。在该位置中，支撑在一个叉组件上的光纤将辐射传送到毛细管柱，支撑在另一个叉组件上的另一个光纤从检测区收集辐射。在特别示出的实施例中，实施辐射诱导荧光检测方案，但是可代替地实施其他类型的光学检测方案而不偏离本发明的范围和理念。叉组件230都可控制来一起移动，以在大约相同时刻压抵箍87，或单独移动来依次压抵箍87。在示出的实施例中，箍87提供抵靠叉组件230的延伸表面的止动部，以使光纤的一体球形末端不接触毛细管柱的外表面，而是与毛细管试剂盒的外表面以预定距离间隔开，这可在叉组件在上面所述的第一和第二位置之间致动时反复保持。

虽然示出的实施例显示了以V构型取向的光纤，但是光纤可以直线或共线方式配置（例如用于吸收型检测方案），或一个或两个光纤配置有垂直于毛细管柱的轴线的轴线。而且，可仅使用一个叉组件，辐射传送纤维和辐射收集纤维都位于相同的叉组件上。

系统板201控制CE仪200的各种功能，包括将样品和缓冲液托盘220关于保持在接收块228中的试剂盒60定位，以及控制上面描述的试剂盒接合机构204的功能以及其他功能，例如检测运行结束和安全锁定装置松开来将试剂盒60从接收块228松脱。

在一个实施例中，可变高压电源（例如EMCO，Sutter Creek,CA）（0V到20KV）用于向毛细管传送电场（例如4到13KV），用于电动注射和生物分子分离。多模式光纤（100μm到500μm）传输激发光（来自LED：200-700nm），并且收集发射信号（荧光）和将其传递到PMT进行数据分析。PMT模块可具有内嵌发射过滤器（例如520-650nm下的长通过滤器，或530nm或620nm下的带通过滤器），以提高检测灵敏度。特别地，在示出的示例中，具有宽带光能（FWHM=50nm）的激发LED（460to490nm or500to550nm）和100度视角在平直端（抛光或斜切端）处结合到大芯激发光纤。线路滤波器（FWHM=2-50nm的带通线路滤波器）在将光耦合到具有350直径微米球端的激发纤维的200微米直径芯中之前被放置在LED前部，以降低背景噪声。纤维的微球透镜端通过熔接（高压热融合）形成，具有良好控制的球直径，以形成良好限定的用于将激发辐射能耦合到毛细管柱的内径（分离通道）中的出射NA和光斑尺寸。由分离的分析物产生的荧光发射信号然后在毛细管通道的检测区处使用类似的球形端部纤维（具有500微米直径球的较大芯纤维）收集，并且被分程传递给外部检测器模块（显示在图9中，其可以是PMT或SiPMT或CCD），用于例如FITC染料相关的应用，该外部检测器模块具有内嵌发射过滤器（带通过滤器=520nm）。

用于电泳的系统操作：

为了进行期望的电泳运行，使用者使用控制器26预设适当的参数。具有适当的分离载体介质（缓冲液）的试剂盒60和具有期望尺寸及涂层的毛细管柱10被插入接收块228中。与系统板201相关联的控制器26接管控制CE仪200，以进行下面描述的任务。

在适当插入时，试剂盒被锁定在接收块228中，检测窗被关于叉组件230适当地定位。当顶部门261闭合来将空气出口的O形环压抵试剂盒贮存器62的盖85的顶部，从而可进入试剂盒贮存器62上的端口64时，高压气体可从源212立即投入使用。电接触探针224和225被压抵电极66和67。叉组件230在检测窗口86中移动来结合抵靠箍87。

通过组合X，Y和Z方向，样品输送机构将样品和缓冲液托盘220中的适当的孔关于毛细管柱10的下垂端头定位。如果需要，预设在毛细管柱10中的分离缓冲液首先通过将高压气体施加到试剂盒贮存器62中进行清洗（托盘220可被移动来将特定孔定位用于从毛细管柱收集废液），和/或使来自贮存器的新的分离缓冲液填充分离通道。

放置在托盘220上的孔中的测试样品被设置为浸没毛细管柱10的下垂端和电极67的端部。样品被通过电动注射引入分离毛细管柱10中（适当的高压被施加预定时间段，例如小于60秒，例如5到10秒），这是本领域中的技术人员已知的方法。

然后将托盘220中的缓冲液贮存器设置为浸没毛细管柱10的下垂端头和电极67的端部。通过对特定样品和分离缓冲介质施加适当水平下的高电压限定时间段来进行电泳。在运行过程中，对应于辐射诱导荧光的数据通过PMT206收集。数据被存储在电子文档中。在运行结束时，托盘220下降。

如果没有进一步的运行，则试剂盒60可通过执行预设松开程序来去除，包括松开高压气体供给，将插组件230移动远离试剂盒60（如上面所述的），通过接触探针224和225（如果其可致动）分离电极66和67，以及松开试剂盒60上的锁定装置。因而可移除试剂盒60，并且使用另一个试剂盒更换，用于在需要进行下一次运行。

如果需要对相同的或另外的样品进行进一步的运行测试，来自之前运行的旧的缓冲液（例如凝胶缓冲液）被通过加压贮存器从毛细管柱60倒入废液孔，以使用新的缓冲液再填充毛细管。将托盘220定位，以使毛细管柱60的端头在另一个样品被装入毛细管柱60中并且如前面所述进行电泳运行之前，使用清洁溶液（孔中的）清洗。

应注意，由于在毛细管柱的出口处流到缓冲液贮存器62的样品分析物为与贮存器的容积相比非常小的量和体积浓度，并且预期分析物在凝胶贮存器中混合，因此贮存器中仅存在来自过去运行的微不足道量的分析物，并且将均匀地分布在再填充毛细管柱的凝胶中用于后续运行。来自该微不足道量的任何噪声将为相对小的背景噪声，其可在数据分析中容易地从检测信号去除。

如果没有进一步的运行，则试剂盒60可通过执行预设松开程序来去除，包括松开高压气体供给，将插组件230移动远离试剂盒60（如上面所述的），通过接触探针225和225（如果其可致动）分离电极66和67，以及松开试剂盒60上的锁定装置。因而可移除试剂盒60，并且使用另一个试剂盒更换，用于在需要时进行下一次运行。

上面提到的过程顺序可编程为控制器26的自动化功能中的一个。

收集的数据通过使用适当的应用软件例行程序分析。图13A和13B示出在小于一分钟（60秒）内快速DNA片段分离的一个示例结果，以显示在上面所述的CE仪中使用FX174，50微米毛细管柱的高速分离和高检测灵敏度。测试条件如下：（a）凝胶缓冲液清洗10-30秒；（b）在4KV下注射样品10秒；和（c）在13KV下分离60秒。凝胶化学组成具有溴化乙锭染料。phiX174Hae III样品浓度为5ng/微升，样品孔中的体积为10微升。基部对范围为72到1553bp，在低于500bp（271-281bp）下具有10bp分离分辨率。对于最小可检测峰，检测灵敏度在0.5ng/微升下为10:1S/N。图13A中的曲线示出检测到的信号，并且图13B中的图像示意性地示出电泳下模拟凝胶视图的样品分析物的分离带。

根据本发明，微球形纤维提供用于大批量CE系统用检测器的制造的非常结实的设计，并且提供明显的背景噪声降低，这导致生物分子分析（例如蛋白质、DNA、碳水化合物或免疫型分析）中具有高检测灵敏度的提高的S/N。

假设激发和发射纤维34和36被从外部带入紧密靠近毛细管柱10的检测区/窗口（例如通过手动锁定、气动锁定下进行的自动机械致动、压电致动或下面讨论的螺线管式致动），则毛细管试剂盒60不需要设置有任何检测光学装置。当试剂盒60被安装到生物分离仪器中时，外部检测光学装置被连接到毛细管试剂盒60。该方法提供毛细管试剂盒机械设计中的简化，同时便于球形端纤维自动致动以接合毛细管试剂盒60。这使装配容易，并且降低一次性试剂盒的成本。

纤维端部处的一体微光学接头的其他实施例，例如圆锥形、圆形或平直端部型也可用于具有分离通道的光接头，以降低背景光（噪声）并且提高灵敏度。

微光学检测的简化还在设计较高的生产量（即多通道，例如12通道）型凝胶试剂盒中提供灵活性，而无需在试剂盒组件内部使用光学装置（激发或发射光学装置），这使新的设计用于真正的一次性试剂盒产品的成本更低。

因此，根据本发明的基于CE系统100的新的试剂盒提供设计的简化，易于操作，并且降低消费品成本。其提供良好的解决方案，特别是用于研究和临床诊断实验室/工厂，研究和临床诊断实验室/工厂要求来自安装的仪器基部和消费品的持续并且稳定的经常性收益流，和对例如盛装测试试剂和缓冲液的毛细管试剂盒的经常性需求（传统的剃须刀/剃须刀片商业模式）。

该设计的简化允许将光学纤维包括在机械致动器中，以与多通道、多毛细管电泳系统一起使用，这避免了包括用于将纤维或其他光学装置预装在多通道毛细管试剂盒设计中的需要。光学检测设计中的该灵活性允许在比美国专利No.6,828,567中公开的毛细管试剂盒和检测系统相比较低得多的成本简化用于12毛细管的试剂盒设计。通过从毛细管试剂盒内部消除光纤的该新型设计方法，组件的总成本可以降低10到20倍。

而且，由于辐射源和检测器模块可以是整体仪器组件的部分，或可用作仪器外部的增加模块，因此根据本发明的激发纤维和发射纤维检测结构在总生物分析（例如CE）仪器中提供另外的灵活性。该类灵活性使终端用户能够进行互换激发光源（LED、激光或其他宽带光源）和/或发射检测器（PMT，Si光电二极管或CCD检测器）的选择。

虽然本发明已经特别参照优选实施例进行了显示和描述，但是本领域技术人员应可理解，可做出各种形式和细节方面的改变而不偏离本发明的理念、范围和教导。

例如，激发辐射源可以是例如LED、激光二极管（半导体固态激光器）、脉冲激光器（例如固态激光器、气体激光器、染料激光器、纤维激光器）或其他辐射源。用于本发明的替代的相对廉价的光源可以是可见光、UV和/或红外范围内的激光二极管。例如，可使用400-900nm范围内，更具体地400-600nm范围内的激光二极管。

本领域的技术人员将意识到，结合本发明实质内容的仪器应可用于免疫和DNA分析以外的生物分子分析。例如，通过改变分离凝胶或缓冲液，该系统也可改进来分析例如蛋白质、碳水化合物和脂肪等生物分子。

以示例并且并非限制的方式，结合毛细管电泳和辐射诱导荧光检测来描述本发明的检测结构。应可理解，本发明还可应用于检测根据生物分离现象而不是电泳分离的分析物的检测和荧光发射以外的辐射发射检测。

代替将激发纤维和发射纤维基本上设置成与检测区处的分离通道的轴线共面，激发纤维或发射纤维可不共面，而不偏离本发明的范围和理念。

而且，虽然所述实施例中的分离通道由圆柱体或管限定，但是应可理解，本发明的概念可等同应用于由开放通道限定的分离通道，例如通过在基底中蚀刻限定的微通道。

因此，本发明被认为仅是示例性的，并且范围仅如所附权利要求中的明确说明来限定。

Claims (22)

1.一种用于生物分离的试剂盒，包括：

本体，限定开口，该开口作为用于接收外部检测光学装置的检测窗口；

至少一个毛细管柱，被支撑在本体中，具有延伸超过本体第一端的第一端，其中，检测窗口露出沿毛细管柱的区段，外部光学装置通过检测窗口与该区段对准；和

贮存器，附接到本体的第二端，该本体的第二端与毛细管柱的第二端流体连通。

2.根据权利要求1所述的试剂盒，其中，本体细长，大体上沿纵向，且为圆柱状。

3.根据权利要求2所述的试剂盒，其中，毛细管柱沿圆柱状本体的中心轴线被支撑。

4.根据权利要求3所述的试剂盒，其中，本体具有本体区段，本体的第一端从该本体区段延伸，其中该本体区段具有一宽度，并且其中，本体的第一端比该本体区段的宽度窄。

5.根据权利要求4所述的试剂盒，其中，本体的第一端从该本体区段向较窄端逐渐变细。

6.根据权利要求5所述的试剂盒，其中，本体的第一端大体为圆锥状。

7.根据权利要求所述的试剂盒，其中，本体形状为笔状。

8.根据权利要求1所述的试剂盒，其中毛细管柱由两个箍同轴支撑，箍被支撑在本体中，其中，每一个箍由本体呈悬臂状，并且具有延伸到检测窗口中的端部，并且其中，沿毛细管柱的检测区暴露在箍的延伸的端部之间。

9.根据权利要求1所述的试剂盒，其中本体包括基本上的第一和第二半壳体，它们组装而形成本体。

10.根据权利要求1所述的试剂盒，其中，本体不包括任何光学部件。

11.根据权利要求1所述的试剂盒，还包括从本体的第一端延伸的第一电极，其中，毛细管柱同轴地支撑在第一电极内，并且其中，第一电极具有通过本体中的第一电极开口向外部露出的第一接触表面。

12.根据权利要求11所述的试剂盒，还包括第二电极，其导电地联接到贮存器中的内容物；所述电极具有通过本体中的第二电极开口向本体外部露出的第二接触表面。

13.根据权利要求1所述的试剂盒，其中，贮存器包括用于引入加压空气的端口。

14.根据权利要求1所述的试剂盒，其中，表面特征部设置在本体的外部上，以便于试剂盒与外部光学装置的定位和对准。

15.一种生物分离系统，包括：

机壳，

如权利要求1中所述的试剂盒，其中，试剂盒本体由机壳支撑，毛细管柱的第一端从试剂盒本体延伸；

工作台，相对于毛细管柱的延伸端支撑容纳样品和缓冲液的至少一个托盘；

至少一个叉组件，支撑检测光学装置，其中，叉组件可运动来延伸到限定在试剂盒本体中的检测窗口内；

分离机构，在毛细管柱内实现生物分离；和

控制器，控制叉组件和分离机构的运动，以实现分离。

16.根据权利要求15中所述的生物分离系统，包括第一叉组件和第二叉组件，其中，检测光学装置包括由第一叉组件支撑的将入射辐射导向到检测区的第一光学装置，和由第二叉组件支撑的从检测区收集辐射的第二光学装置。

17.根据权利要求16所述的生物分离系统，其中，第一和第二叉组件定位在试剂盒的相对侧向侧上，其中，第一和第二叉组件在第一位置和第二位置之间运动，其中在第一位置中，第一和第二叉组件不延伸到限定在试剂盒中的检测窗口中，在第二位置中，第一和第二叉组件延伸到限定在试剂盒中的检测窗口中。

18.根据权利要求17所述的生物分离系统，其中，毛细管柱由两个箍同轴地支撑，所述两个箍被支撑在本体内，其中，所述每一个箍由本体呈悬臂状，并且具有延伸到检测窗口中的端部，并且其中，沿毛细管柱的检测区露出在箍的延伸端之间，并且其中，在第二位置中，第一和第二叉组件的每一个具有延伸表面，该延伸表面在检测窗口中压抵所述箍。

19.根据权利要求18所述的生物分离系统，其中，第一和第二叉组件沿相同的轴线运动，并且其中，第一和第二叉组件的延伸表面在第二位置中夹在箍上。

20.根据权利要求19所述的生物分离系统，其中，第一和第二叉组件的延伸表面为凹槽或凹部，便于该延伸表面抵靠箍的外表面对准，并且其中，延伸表面的外形

21.根据权利要求15所述的生物分离系统，其中，机壳支撑试剂盒，其中试剂盒本体的纵轴线相对于托盘的水平面垂直。

22.根据权利要求15中所述的生物分离系统，还包括DC电源，并且其中，生物分离系统配置成在不需要AC电源的情况下操作。

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